一种一体式水冷动力电池箱的制作方法

本发明涉及电动汽车技术领域，具体涉及一种一体式水冷动力电池箱。

背景技术：

在可持续发展的社会中，面临着能源短缺和环境污染两大严峻问题。汽车所面临的最大环保问题是如何降低二氧化碳的排放以缓解全球变暖，在节能减排的总体需求下，新能源汽车已是大势所趋，由于电动汽车具有零排放、低噪音、能源效率高等特点，对环境影响相对传统汽车较小，其前景被广泛看好。而电动汽车的安全性、续航里程和充电效率已成为制约其发展的重要影响因素和衡量指标。由于当今电动汽车快速充放电发展的需要，动力电池系统的高倍率充放电性能逐渐成为获得车企认可与选择的关键因素之一，而温度对电池的充放电性能有较大影响，因此，设计合理的热管理系统让动力电池工作在合适的温度下对其性能和使用寿命至关重要，电池箱箱体的轻量化设计对于提升能量密度，增加续航里程有着决定作用。

但是现有技术中的电动汽车动力电池系统存在如下问题：

(1)目前电动汽车动力电池系统的外壳一般都采用冷轧钢板经拼焊或冲压而成，材料比重大，其重量制约了能量密度的提升，影响电动汽车的续航里程，且加工成本较高。

(2)电动汽车动力电池系统的热管理一般都将加热功能和散热功能由两套独立不同的装置来分开实现，如利用导热贴或水(风)冷系统进行散热，电池外贴ptc加热组件或pi加热膜进行加热的方式，此方式涉及器件物料多，失效风险高，可靠性较低，且占用空间大，综合成本较高，加热和散热效率较低。

(3)一般水冷式动力电池热管理系统需要在箱体内部附加水冷板、配套管路及接头，管路接头较多，防护处理复杂，存在泄漏风险，可靠性较低，且占用空间大，重量占比较高，安装维护麻烦，工艺性较差。

技术实现要素：

(一)本发明的目的在于提供一种重量轻，强度刚度高，安全可靠，安装方便、加热与散热集成为一体的水冷动力电池箱。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种一体式水冷动力电池箱，用于电动汽车，包括箱盖、箱体和调温动力系统，所述箱体内形成上端开口的容纳腔，所述箱盖盖合在所述箱体的开口端并密封所述容纳腔，所述箱体壁内设有循环流道，所述箱体上设有分别与所述循环流道连通的进液口和出液口，所述调温动力系统上设有排液口和回液口，所述排液口与所述进液口连通、所述回液口与所述出液口连通构成一个循环回路，所述调温动力系统用于向所述循环回路内提供调温介质，并驱动所述调温介质在所述循环回路内循环流动，所述循环流道内设有多个散热翅片。

本发明的有益效果：本发明提供的一体式水冷动力电池箱，包括箱盖、箱体和调温动力系统，箱体采用铝合金材料，通过挤压成型工艺制造，在所述箱体壁内设有循环流道，所述箱体上设有分别与所述循环流道连通的进液口和出液口，所述调温动力系统上设有排液口和回液口，所述排液口与所述进液口连通、所述回液口与所述出液口连通构成一个循环回路，所述调温动力系统用于向所述循环回路内提供调温介质，并驱动所述调温介质在所述循环回路内循环流动；这样将水冷板与电池箱集成一体设计，采用铝合金中空型材，轻量化设计，满足强度、刚度等力学性能要求，结构更加简单，工艺性好，占用的空间更小，能够降低综合成本，同时所述调温动力系统能够向循环回路内输送调温介质，使用一套调温动力系统就能够实现散热降温功能和增温加热功能，结构更加简单使用便捷，且避免了传统利用导热贴或水(风)冷系统进行散热，电池外贴ptc加热组件或pi加热膜进行加热的方式出现的需要的零部件和物料过多，导致成本、失效风险高、可靠性差及占用空间大的问题，能够节约制造和使用成本，提高散热和加热效率，同时在所述循环流道内设有多个散热翅片，散热翅片能够增大箱体壁与调温介质之间的热交换面积，可进一步提高导热效率。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步地，所述箱体包括底板、前挡板、后挡板、左侧板和右侧板，所述前挡板、后挡板、左侧板和右侧板首尾依次连接构成一个两端开口的边框，所述边框的下端与所述底板的上表面密封连接形成上端开口的所述容纳腔，所述底板内设有所述循环流道。

采用上述进一步方案的有益效果是：所述循环流道设置在所述底板上更加便于设置，可操作性更好，同时所述底板与电池模组的接触面积较大，能够增大与电池模组之间的热交换面积，提高热交换效率。

进一步地，所述底板包括第一板体、第二板体和第三板体，所述左侧板的下端与所述第一板体左侧的上表面垂直相连，所述右侧板的下端与所述第一板体右侧的上表面垂直连接，所述第三板体的两端分别与第一板体和第二板体相连形成所述底板；所述第一板体和所述左侧板一体成型，所述第二板体与所述右侧板一体成型。

采用上述进一步方案的有益效果是：所述第一板体和所述左侧板一体成型，所述第二板体与所述右侧板一体成型，这样箱体左侧板、右侧板和底板的强度更高，箱体变形小，利于降低电芯与箱体水冷板之间的热阻，提升导热效率。

进一步地，所述底板内设有多个相互平行的两端开口的通道，所述箱体还包括流道堵板，所述流道堵板封堵在所述底板的两端，以使多个所述通道之间相互连通构成所述循环流道。

采用上述进一步方案的有益效果是：底板设有多个两端开口的通道，通过流道堵板封堵在所述底板的两端，调温介质在所述通道两端碰到所述流道堵板时会折回，这样就能够实现调温介质在所述通道内来回折返流动，能够提高调温介质与底板之间的换热接触面积，进而提高换热效率。

进一步地，所述底板为中空结构，所述底板内部的容纳空间中设有多道垂直于所述底板的竖板，相邻的所述竖板之间形成所述通道，且多个所述竖板两端边缘的连线均为波浪状的曲线。

采用上述进一步方案的有益效果是：由于所述竖板端部的连线为波浪状且通道两端的竖板的波浪状曲线相同，即二者之间的波峰和波谷一一对应，这样就能够实现调温介质从一段进入碰到流道堵板后，波浪状的曲线会对流体的流向进行引导，实现流体来回折返流动。

进一步地，所述前挡板、后挡板、左侧板、右侧板和所述底板均是由铝合金材料挤压成型，且所述前挡板、后挡板、左侧板和右侧板的内部均形成中空腔体，所述中空腔体内设有至少一道加强筋，所述加强筋将所述中空腔体分成多个子腔体。

采用上述进一步方案的有益效果是：箱体采用铝合金挤压成型，重量轻，加工成本低，通过fsw(搅拌摩擦焊)和cmt(冷金属过渡焊接)而成，焊接强度高，箱体变形小，有利于降低电芯与箱体水冷板之间的热阻，提升导热效率。

进一步地所述后挡板与所述底板的一端的上表面相连，所述左侧板、右侧板和所述前挡板的下端分别连接在所述底板的上表面，所述底板在与所述左侧板、右侧板和所述前挡板连接处的外侧形成u形的安装边，所述进液口和所述出液口均开设在位于所述前挡板前侧的安装边上；所述箱体还包括吊钩，所述左侧板和所述右侧板的外壁面上均与至少一个所述吊钩相连。

采用上述进一步方案的有益效果是：所述进水口和所述出水口设置在所述腔体的外侧，这样避免内部泄漏造成的安全隐患，同时进水口和出水口处可以焊接水管接头，这样能够减少水管接头数量，降低了泄漏风险，提高了可靠性。

进一步地，所述箱体还包括设置在所述后挡板下端的内壁面上的模组横梁，所述模组横梁与所述后挡板一体挤压成型，所述模组横梁的左右两端分别与所述左挡板和右挡板的内壁面相连，下端与所述底板的上端面相连。

采用上述进一步方案的有益效果是：后挡板与模组横梁一体设计，前挡板、后挡板、左侧板和右侧板设计为双侧中空结构，结构强度刚度高，减少焊接变形，可靠性高。

进一步地，所述调温动力系统为空调热泵机组或空调水冷机组。

采用上述进一步方案的有益效果是：采用空调水冷机组或空调热泵机组分别通过纳米电加热膜和冷媒实现加热和制冷，整套热管理系统动作响应快，加热或制冷迅速，能满足快充快放工况需求。

进一步地，所述箱体的内侧壁上经喷砂处理形成一层保护层，所述箱体底壁的上表面喷有pvc防护层。

采用上述进一步方案的有益效果是：电池箱内侧表面喷砂处理，箱体底部表面喷pvc涂层，起到了抗石击的作用，提升了表面防护能力，保证了使用寿命

附图说明

本发明上述和/或附加方面的优点结合下面附图对实施例的描述将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施例所述一体式水冷动力电池箱的总装图；

图2是本发明实施例所述一体式水冷动力电池箱箱下体总装结构示意图；

图3是本发明实施例所述箱体的立体图；

图4是本发明实施例所述箱体的分解结构示意图；

图5是本发明实施例所述箱体的主视图；

图6是图5的b部放大图；

图7是图5的a-a向剖视图；

图8是本发明实施例所述箱体的俯视图；

图9是所述左侧板的立体图；

图10是所述左侧板的剖视图；

图11是所述第三板体的立体图；

图12所述后挡板的立体图；

图13是所述前挡板的立体图。

其中图1至图13中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

1、箱体，11、容纳腔，12、底板，121、循环流道，122、进液口，123、出液口，124、水管接头，125、第一板体，126、第二板体，127、第三板体，128、竖板，129、安装边，13、前挡板，14、后挡板，15、左侧板，151、加强筋，152、中空腔体，153、吊钩，16、右侧板，17、流道堵板，18、模组横梁，19、散热翅片，2、箱盖，21、翻边，3、等电位焊接铝螺柱，4、带帽衬套螺母，5、法兰边拉铆螺母。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1至图13所示，本发明提供了一种一体式水冷动力电池箱，用于电动汽车，包括箱盖2、箱体1和调温动力系统，所述箱体1内形成上端开口的容纳腔11，所述箱盖2盖合在所述箱体1的开口端并密封所述容纳腔11，所述箱体1壁内设有循环流道121，所述箱体1上设有分别与所述循环流道121连通的进液口122和出液口123，所述调温动力系统上设有排液口和回液口，所述排液口与所述进液口122连通、所述回液口与所述出液口123连通构成一个循环回路，所述调温动力系统用于向所述循环回路内提供调温介质，并驱动所述调温介质在所述循环回路内循环流动，所述循环流道121内设有多个散热翅片19。

本发明提供的一体式水冷动力电池箱，包括箱盖2、箱体1和调温动力系统，在所述箱体1壁内设有循环流道121，所述箱体1上设有分别与所述循环流道121连通的进液口122和出液口123，所述调温动力系统上设有排液口和回液口，所述排液口与所述进液口122连通、所述回液口与所述出液口123连通构成一个循环回路，所述调温动力系统用于向所述循环回路内提供调温介质，并驱动所述调温介质在所述循环回路内循环流动；这样将循环回路开设在所述箱体1壁内，结构更加简单，占用的空间更小，能够降低综合成本，同时所述调温动力系统能够向循环回路内输送调温介质，使用一套调温动力系统就能够实现散热降温功能和增温加热功能，结构更加简单使用便捷，且避免了传统利用导热贴或水(风)冷系统进行散热，电池外贴ptc加热组件或pi加热膜进行加热的方式出现的需要的零部件和物料过多，导致成本、失效风险高、可靠性差及占用空间大的问题，能够节约制造和使用成本，提高散热和加热效率，同时在所述循环流道121内设有多个散热翅片19，散热翅片19能够增大箱体1壁与调温介质之间的热交换面积，可进一步提高导热效率。箱体1与水冷板(即所述底板12内集成了循环流道121)集成一体设计，箱体1内部设计有循环流道121，每个流道设计有翅片，增大了水冷板与冷却介质(或加热介质)之间热交换面积，有利于提高导热效率，设计防护等级ip68，无泄漏风险，可靠安全，工艺性强。

其中如图3至图5所示，所述箱体1包括底板12、前挡板13、后挡板14、左侧板15和右侧板16，所述前挡板13、后挡板14、左侧板15和右侧板16首尾依次连接构成一个两端开口的边框，所述边框的下端与所述底板12的上表面密封连接形成上端开口的所述容纳腔11，所述底板12内设有所述循环流道121；所述循环流道121设置在所述底板12上更加便于设置，可操作性更好，同时所述底板12与电池模组的接触面积较大，能够增大与电池模组之间的热交换面积，提高热交换效率。

当然，在本申请中所述循环流道121也可以是设置在所述左侧板15、右侧板16、前挡板13或后挡板14上，或者所述循环流道121既设置在所述底板12上，也设置在所述前挡板13、后挡板14、左侧板15或右侧板16上，同样能够实现将水冷板结成在所述箱体1内的目的，然后通过水冷板对电池模组的温度进行调节的目的，其宗旨未脱离本发明的设计思想，应属于本发明的保护范围。

优选地，所述前挡板13、后挡板14、左侧板15、右侧板16和所述底板12均设置为双侧中空结构，即在内部形成所述前挡板13、后挡板14、左侧板15、右侧板16和所述底板12内部均形成中空腔体152，同时所述前挡板13、后挡板14、左侧板15、右侧板16和所述底板12均是由铝合金材料挤压成型，且所述前挡板13、后挡板14、左侧板15和右侧板16的内部均形成中空腔体152，所述中空腔体152内设有至少一道加强筋151，所述加强筋151将所述中空腔体152分成多个子腔体，这样能够降低箱体1的重量，同时提高箱体1的结构强度和刚度，减少焊接变形，提高箱体1使用装配的可靠性。优选地，所述箱体1还包括设置在所述后挡板14下端的内壁面上的模组横梁18，所述模组横梁18与所述后挡板14一体挤压成型，所述模组横梁18的左右两端分别与所述左挡板和右挡板的内壁面相连，下端与所述底板12的上端面相连：后挡板14与模组横梁18一体设计，前挡板13、后挡板14、左侧板15和右侧板16设计为双侧中空结构，结构强度刚度高，减少焊接变形，可靠性高。由于本申请中的箱体1均是采用铝合金一体挤压成型，且内部均为中空结构，这样能够在不降低箱体1结构强度和刚度的前提下，降低材料比重，降低电池箱的能量密度，减轻电池箱的重量，减少电池箱加工成本，提高电动汽车的续航里程。

如图4所示，所述底板12包括第一板体125、第二板体126和第三板体127，所述左侧板15的下端与所述第一板体125左侧的上表面垂直相连，所述右侧板16与的下端与所述第一板体125右侧的上表面垂直连接，所述第三板体127的两端分别与第一板体125和第二板体126相连形成所述底板12；所述第一板体125和所述左侧板15一体成型，所述第二板体126与所述右侧板16一体成型。所述第一板体125和左侧板15一体成型，所述第二板体126与所述右侧板16一体成型，这样箱体1左侧板15、右侧板16和底板12的强度更高，箱体1变形小，利于降低电芯与箱体1水冷板之间的热阻，提升导热效率。

如图9至图12所示，所述底板12内设有多个相互平行的两端开口的通道，所述箱体1还包括流道堵板17，所述流道堵板17封堵在所述底板12的两端，以使多个所述通道之间相互连通构成所述循环流道121；底板12设有多个两端开口的通道，通过流道堵板17封堵在所述底板12的两端，调温介质在所述通道两端碰到所述流道堵板17时会折回，这样就能够实现调温介质在所述通道内来回折返流动，能够提高调温介质与底板12之间的换热接触面积，进而提高换热效率。

优选地，如图7所示，所述底板12为中空结构，所述底板12内部的容纳空间中设有多道垂直于所述底板12的竖板128，相邻的所述竖板128之间形成所述通道，且多个所述竖板128两端边缘的连线均为波浪状的曲线；由于所述竖板128端部的连线为波浪状且通道两端的竖板128的波浪状曲线相同，即二者之间的波峰和波谷一一对应，这样就能够实现调温介质从一段进入碰到流道堵板17后，波浪状的曲线会对流体的流向进行引导，实现流体来回折返流动。

其中，所述前挡板13、后挡板14、左侧板15、右侧板16和所述底板12均是由铝合金材料挤压成型，且所述前挡板13、后挡板14、左侧板15和右侧板16的内部均形成中空腔体152，所述中空腔体152内设有至少一道加强筋151，所述加强筋151将所述中空腔体152分成多个子腔体。箱体1采用铝合金挤压成型，重量轻，加工成本低，通过fsw(搅拌摩擦焊)和cmt(冷金属过渡焊接)而成，焊接强度高，箱体1变形小，有利于降低电芯与箱体1水冷板之间的热阻，提升导热效率。

本发明提供的水冷动力电池箱的箱体1采用铝合金挤压成型，重量轻，加工成本低，箱体1底板12、左侧板15和侧板右通过fsw(搅拌摩擦焊)焊接而成，前挡板13和后挡板14采用cmt(冷金属过渡焊接)焊接而成，焊接强度高，箱体1变形小，水冷板的平面度得到严格控制，有利于降低电芯与箱体1水冷板之间的热阻，提升导热效率。箱体1与水冷板集成一体设计，箱体1内部设计有进出水循环流道121，每个流道设计有翅片，增大了水冷板与冷却介质(或加热介质)之间热交换面积，有利于提高导热效率，设计防护等级ip68，无泄漏风险，可靠安全，工艺性强。

如图4所示，所述箱体1还包括等电位焊接铝螺柱3，通过等电位焊接铝螺柱3经导线连接电动汽车的车体，来防止静电，提高电池箱的安全性；同时在所述安装边129上还设有多个通孔，通过带帽衬套螺母4与通孔机螺柱的配合，将所述电池箱固定在电动汽车内，所述箱盖2的下端边缘和所述箱体1的上端边缘处，均设有向外侧翻折的翻边21，所述翻边21上设有通孔，所述箱体1和箱盖2通过法兰边拉铆螺母5与通孔的配合拉进行密封固定。

优选地，结合图4来说明所述本申请中的箱体1的制作过程；首先左侧板15、吊钩153、后挡板14、底板12、右侧板16、模组安装梁和前挡板13采用铝合金挤压成型，其中左侧板15、底板12和右侧板16先通过搅拌摩擦焊而成，再与吊钩153、后挡板14、模组安装梁、水管接头124和前挡板13，等结构件通过搅拌摩擦焊或冷金属过渡进行焊接，流道堵板17与底板12(包括第一板体125、第二板体126和第三板体127)采用钎焊工艺，电池箱内侧表面喷砂处理，箱体1底部表面喷pvc涂层。

如图3至图5所示，所述后挡板14与所述底板12的一端的上表面相连，所述左侧板15、右侧板16和所述前挡板13的下端分别连接在所述底板12的上表面，所述底板12在与所述左侧板15、右侧板16和所述前挡板13连接处的外侧形成u形的安装边129，所述进液口122和所述出液口123均开设在位于所述前挡板13前侧的安装边129上；所述箱体1还包括吊钩153，所述左侧板15和所述右侧板16的外壁面上均与至少一个所述吊钩153相连。其中所述吊钩153用于与起重机等吊装机构配合，以将电池箱提起运输、安放。优选地，如图3至图5所示，所述左侧板15上设有两个吊钩153，右侧板16上对应所述左侧板15上两个吊钩153的位置也设有两个吊钩153，这样对于电池箱的吊装更将稳定、便捷，吊装的稳定性和平衡性更好。

另外，所述进液口122和所述出液口123均设置在所述前挡板13前侧的安装边129上，即所述进水口和所述出水口设置在所述腔体的外侧，这样避免内部泄漏造成的安全隐患，同时进水口和出水口处可以焊接水管接头124，这样能够减少水管接头124数量，降低了泄漏风险，提高了可靠性。

优选地，所述调温动力系统为空调热泵机组或空调水冷机组，采用空调热泵机组或空调水冷机组分别通过纳米电加热膜和冷媒实现加热和制冷，整套热管理系统动作响应快，加热或制冷迅速，能满足快充快放工况需求，同时一个系统既能够实现散热降温功能，又能够实现增温加热功能，结构更加简单使用便捷，且避免了传统利用导热贴或水(风)冷系统进行散热，电池外贴ptc加热组件或pi加热膜进行加热的方式出现的需要的零部件和物料过多，导致成本、失效风险高、可靠性差及占用空间大的问题，能够节约制造和使用成本，提高散热和加热效率，同时在所述循环流道121内设有多个散热翅片19，散热翅片19能够增大箱体1壁与调温介质之间的热交换面积，可进一步提高导热效率。

优选地，所述箱体1的内侧壁上经喷砂处理形成一层保护层，所述箱体1底壁的上表面喷有pvc防护层；电池箱内侧表面喷砂处理，箱体1底部表面喷pvc涂层，起到了抗石击的作用，提升了表面防护能力，保证了使用寿命；可选地，所述盖体采用lft-d工艺制造，重量轻，强度高，一致性好，相对成本低。

综上所述，本发明提供的一体式水冷动力电池箱，包括箱盖、箱体和调温动力系统，在所述箱体壁内设有循环流道，所述箱体上设有分别与所述循环流道连通的进液口和出液口，所述调温动力系统上设有排液口和回液口，所述排液口与所述进液口连通、所述回液口与所述出液口连通构成一个循环回路，所述调温动力系统用于向所述循环回路内提供调温介质，并驱动所述调温介质在所述循环回路内循环流动；这样将水冷板与电池箱集成一体设计，采用铝合金中空型材，轻量化设计，满足强度、刚度等力学性能要求，结构更加简单，工艺性好，占用的空间更小，能够降低综合成本，同时所述调温动力系统能够向循环回路内输送调温介质，使用一套调温动力系统就能够实现散热降温功能和增温加热功能，结构更加简单使用便捷，且避免了传统利用导热贴或水(风)冷系统进行散热，电池外贴ptc加热组件或pi加热膜进行加热的方式出现的需要的零部件和物料过多，导致成本、失效风险高、可靠性差及占用空间大的问题，能够节约制造和使用成本，提高散热和加热效率，同时在所述循环流道内设有多个散热翅片，散热翅片能够增大箱体壁与调温介质之间的热交换面积，可进一步提高导热效率。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。